论光伏一体化的优缺点

2019-08-30 21:40

《论光伏一体化的优缺点》

BIPV的优缺点 BIPV的优势

与传统的太阳电池使用方式相比,光伏与建筑一体化(BIPV)有众多优势:

第一,光伏与建筑一体化BIPV使建材成本的一部分变成了光伏电池的组成部分,节省了光伏电池的生产成本。如传统玻璃幕墙作为光伏电池的构成部分,节省了再购买光伏电池的封装材料的成本。 第二,有效地利用阳光照射的空间。阳光好的地区每天都有大量的太阳辐射照到建筑物的外表面上,把建筑物的外表面做成可以用来发电的表面材料,高效地利用了太阳辐射。同时这也意味着无需额外用的或加建其他设施,节省了土地资源,这对于人口密集、土地昂贵的城市建筑尤为重要。

第三,光伏与建筑一体化(BIPV)发电首先为本建筑物使用,即可原地发电、原地使用,可节约电站送电网的投资和减少输电、分电损耗。对于并网的BIPV,也可将多余的电力输送给公共电网,缓解周边用电需求;若阴雨天发电不足时,可从公共电网取电,弥补用电需要。

第四,在夏季用电高峰时,此时光伏建筑物系统(BIPV)正好吸收夏季强烈的太阳辐射,并转换成制冷设备所需要的电能,从而舒缓电力需求高峰时期的供需矛盾,具有极大的社会效益。 第五,人类居住的建筑物都可以结合光伏建筑材料,而建筑物作为人类生活的必需物,若BIPV系统成本足够低、技术足够成熟,则光伏发电会迎来巨大的市需求,从而得以空前的发展。

BIPV的不足

纵然BIPV系统有众多的优势,有巨大的发展潜力,但也存在一些问题需要解决。

一是强度和韧性的要求。建筑物作为遮档物,需要日晒雨淋,光伏材料作为建筑材料也需满足一定强度的要求。此外,建筑物一般使用寿命长达几十年,甚至上百年,而目前光伏材料寿命最长约20多年,故提高光伏建筑材料的使用时限也是迫切的一个要求。 二是外观问题。当太阳电池作为幕墙或者天窗时,考虑到美观以及电池板的反光造成光污染现象,需要对太阳电池的颜色和反光性提出要求。另外,当太阳电池作为天窗或者窗户时,会将阳光档住从而影响室内的亮度,因此对太阳电池的封装材料的透光性也有一定的要求。 三是建后维护问题。由于光伏材料处于建筑物的外表面,长期暴露在空气中,久了必会堆积灰尘,阻档阳光的射入,从而影响光电转换的效率。故对光伏建筑材料的建后维护频率有一定的要求。

在能源和环保压力的促进下,太阳能光伏技术已逐步成为国际社会走向可持

续发展道路的首选技术之一。对于几千瓦以下的小型发电系统,采用太阳能光伏发电是最为理想的。而BIPV的并网发电已成为近年来光伏应用的主要方向和热点。联合国能源机构最近发布的调查报告显示,光伏建筑一体化(BIPV)将成为21世纪的市场热点,太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。 目前光伏电池发展的瓶颈仍然是生产成本高,转换效率低,加上此行业法规政策等仍不完善,BIPV系统在短期内还难以大规模普及。但薄膜技术的进步使太阳电池所需的半导体原料用量大大减少,降低了生产成本;薄膜的发展也使太阳电池更容易与建筑材料集成。随着研究的深入,薄膜太阳电池的转换效率也进一步提高,目前商用薄膜转换效率已接近10%的水平。故当光伏发电成本

降低,转换效率上去之后,BIPV的市场一定会被大大开拓出来。

深圳园博园1MW BIPV系统(亚洲最大并网光伏发电系统)

一、建筑光伏一体化双玻BIPV的构成

一、建筑光伏一体化双玻BIPV的构成

●3.2mm表层钢化超白玻璃 ●晶体硅电池片或薄膜电池

●封装胶EVA

●背板TPT(不透明 )、钢化玻璃(可采光)

●铝合金边框或无边框

●同时满足建筑安全玻璃《夹层玻璃》的要求

●液态PVB湿法封装同EVA的封装在建筑规范中是不允许的

二、BIPV核心发电芯片的分类 ●单晶硅太阳能电池18% ●多晶硅太阳能电池17% ●非晶硅薄膜电池a-Si 6% ●碲化铬薄膜电池CdTe 9% ●铜铟镓硒薄膜电池CIGS 9%

三、建筑光伏一体化(BIPV)玻璃组件常用结构

建筑光伏一体化玻璃组件常用结构

四、BIPV组件应具备幕墙玻璃组件的性能 ●安全(钢化、夹胶) ●强度(承受相关荷载) ●挠度(承受变形) ●抗冲击(安全性能) ●阻热(节能特性) ●透光率(采光性能) ●隔声(舒适性) ●寿命(耐久性) 五、BIPV应具备各种性能 ●应满足建筑的相关规范

●应使用干法PVB材料合成技术

●应满足安全玻璃的测试(45Kg霰弹袋冲击试验、1040g落球试验) ●按照IEC61215、61730规范经过湿热、湿冷、热循环、户外暴晒等测试 ●要求同建筑外围护同寿命

●正常工作状态不低于25年,25年后光电转换率衰减不应大于20%

六、薄膜电池BIPV的优缺点

●优点:整体色彩好、弱光发电性能优越、外观近似镀膜玻璃的效果;

●缺点:脆弱、易破、光电转换率低、光电转换衰减速度快、化学稳定性差、使用历史短。

七、两种不同技术BIPV性能对比

八、薄膜电池的BIPV不适合作为屋顶

●膜层厚度偏差影响到其电气性能

●TCO导电玻璃构成的薄膜电池不能通过热处理(钢化)

●未经钢化处理的普通玻璃(薄膜电池)在天棚高温环境下,易产生“热炸裂” 九、晶体硅双玻组件BIPV适宜屋顶使用

●晶体硅电池片厚度为180um~240um,抗弯能力较强,可达到较大挠度不会破坏; ●与PVB胶合后共同形成一个有机的整体,受到荷载作用时,在钢化玻璃与PVB的共同作用下,作用在电池片时为均布受力。 十、光电玻璃组件的选择

●屋顶、遮阳符合安全性、发电效率最大化、对建筑外观效果影响小,可使用晶体硅双玻璃BIPV组件;

●建筑外围护立面采光部位,可采用玻璃镀膜技术的薄膜太阳能电池,同原有的镀膜玻璃看起来会更加协调;

●建筑外墙不透光的部位可采用BAPV,同时具有发电和装饰效果,减少其他外墙装饰材料用量。

十一、建筑光电一体化BIPV的标准要求

●BIPV作为新兴起的建筑外围护的一部分,在幕墙及屋顶设计时,应遵循所有幕墙规范(水密、气密、风压变形、平面内变形等要求);

●BIPV组件应按建筑玻璃“3C”认证及《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》、《地面用薄膜光伏组件——设计鉴定和定型》进行测试;

●通过合理设计、应用,杜绝BIPV部分组件热炸裂的质量事故出现。 十二、选择光伏采光顶或光伏屋顶的条件

●最好的电力输出系统靠近赤道,因为太阳几乎总是垂直照射的。

●太阳电池间距能够用来控制光量,光量越多,产生的热也越多。最好的方式是采用独立的玻璃系统,以减少进入建筑的热量。

●尽管建在屋顶上,也只能从建筑内部看到。

十三、选择光伏遮阳蓬的条件 ●适合于远离赤道的地方。

●如果在靠近赤道的地方使用,建议将他们放在屋顶上,否则有半年时间存在严重的阴

影。

●可有效地减少辐射到建筑上的太阳光(热),也能用来减少溅射到走廊上的雨水。 ●也应用在一般的公共场所。 十四、选择光伏幕墙的条件

●清晰可见,示范效果好给建筑以高科技特性,为建筑师首选。

●基于安全的原因,前面玻璃与背面玻璃通常有相似的厚度,前面玻璃钢化,背面玻璃加强热吸收。

●往往电力输出较低,特别是靠近赤道的地方。

●建议仅用在远离热带的地方或者形象比电力输出更重要的地方。 十五、安装图例 ●隐藏电线的框架结构

隐藏电线的框架结构

隐藏电线的框架结构

●电线的引出


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